CN107350729A - 一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺 - Google Patents

一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，包括如下步骤：锻造、正火、粗车、调质处理、喷丸、精车、打孔和后处理。本发明针选用锰含量为0.65wt％～0.85wt％，S含量≤0.025％，P含量≤0.025％的42CrMo圆钢作为胚料，并针对其特性依次进行初锻、终锻、压边、正火、喷丸、调质等工艺，有效消除材料的自身缺陷；先后对材料进行油冷调质工艺和水冷调质工艺，并精确把握两者之间的间隔时间和进入下一工段的产品温度参数，搭配适当的升温速度、调质温度、保温时间和淬火温度，进一步去除材料内部缺陷，提高材料性能；本加工方案的偏差率≤0.01％；材料延伸率提高至15％、断面收缩率降低至40％，本加工工艺制得的阀盖抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥750MPa。

Description

一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺。
背景技术
柱塞泵是液压系统的一个重要装置，它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油，柱塞在缸体中要往复运动，因此，它的运动量很大，因此，柱塞泵特别是用于页岩气开发的柱塞泵，因工作强度较高，泵内外会有较大的压差，为防止泵体内的液体外漏，就要求泵体上的各个零部件的强度要高，与泵本体的配合度要好，阀盖作为柱塞泵上的重要配件，同样要求其强度和配合度；目前，市场上现有的阀盖采用普通的钢材，普通的制备工艺，所得到的的阀体强度仅能达到100MPa左右，且断面收缩率较高，容易导致加工完成件与预设尺寸不一致，在装配过程中不能与泵体很好的配合，降低配合度，在盖体工作过程中存在与柱塞泵上阀体的连接性不好以及密封性差的问题，影响柱塞泵的工作效率。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种加工精度高的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，本工艺完成的加工完成件综合性能好、连接性能高。
技术方案：本发明所述的一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，包括如下步骤：
(1)锻造：根据预设阀盖的大小下胚料，并依次进行初锻造、终锻造和切边处理；
(2)正火：热锻后对胚料进行正火处理；正火工艺过程中先将胚料加热至850～950℃，经保温2.5～5h后进行空冷，空冷过程中保持室内温度稳定；
(3)粗车：对正火后胚料冷置1～3h后粗车阀盖大端和阀盖小端，然后在阀盖小端面粗车沉孔，得到阀盖整体轮廓；
(4)调质处理：所述调质处理工艺包括油冷调质工艺和水冷调质工艺；所述油冷调质工艺中先将阀盖加温至800～900℃，经保温2.5～5h后转入淬火油槽进行油冷淬火，冷却至180～220℃静置0.5～2h后回火加温至550～650℃，经保温2.5～5h后转入水槽中进行水冷，冷却至180～220℃后吊出水槽；
(5)喷丸：对阀盖整体进行抛丸处理，单个喷嘴抛丸量为50～60Kg/min，弹丸速度为65～80m/s；
(6)精车：先在所述阀盖大端精车螺纹，然后精车所述阀盖小端；精车过程中车刀主轴转速为300～500r/min，进件速度为0.3～0.6mm/s；
(7)打孔：在所述阀盖大端钻安装孔，所述安装孔包括中心安装孔和边缘安装孔，所述边缘安装孔孔心所在的圆周内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.50～0.65倍；
(8)后处理：在阀盖端面上刻零件号，并清理包装。
优选地，为提高旋塞阀的整体强度，所述胚料为42CrMo圆钢，其中Mn含量为0.65wt％～0.85wt％，S含量≤0.025wt％，P含量≤0.025wt％。
优选地，步骤(1)中所述初锻造过程中采用200～300吨位的空气锤，并控制节拍为10～25S/件；终锻造过程中采用800～1200吨位的摩擦压力机，并控制节拍为15～30S/件；所述切边处理过程中采用150～170吨位级压机，并控制节拍为15～30S/件；
优选地，步骤(1)中所述初锻造结束后胚料的温度不低于900℃。
优选地，为提高加工精准度，步骤(3)中所述粗车阀盖大端的过程中车刀主轴转速为800～1000r/min；粗车阀盖小端的过程中车刀主轴转速为600～900r/min；
优选地，所述沉孔内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.65～0.7倍，沉孔深度为所述阀盖整体厚度的0.01～0.02倍。
优选地，步骤(4)中所述淬火油槽温度保持为40～80℃。
有益效果：(1)本发明针选用锰含量为0.65wt％～0.85wt％，S含量≤0.025％，P含量≤0.025％的42CrMo圆钢作为胚料，并针对其特性依次进行初锻、终锻、压边、正火、喷丸、调质等工艺，初锻过程中，每件胚料在1150～1250℃的温度煅烧20～30秒，有效消除材料的自身缺陷，保证经初锻后的胚料温度高于900℃时进入终锻工艺，此温度参数搭配适当的锻造压力和锻造节拍，此工艺条件的选定能更好的提高材料的强度；(2)调质处理条件对材料的性能影响非常大，本发明先后对材料进行油冷调质工艺和水冷调质工艺，并精确把握两者之间的间隔时间和进入下一工段的产品温度参数，搭配适当的升温速度、调质温度、保温时间和淬火温度，进一步去除材料内部缺陷，提高材料性能，提高材料延伸率、降低断面收缩率；(3)本发明中根据终锻材料的特性设定正火、喷丸以及调质等工艺参数，可有效协助提高材料延伸率至15％、降低断面收缩率至40％，有效防止材料在加工过程中出现完成件与预设尺寸相差加大的问题；(4)本发明依据材料特性，设定粗车、细车加工工艺的参数，有效减少加工过程种的加工误差，提高了加工精准度，本方案的加工的偏差率≤0.01％；(4)本加工工艺制得的阀盖抗拉强度≥800MPa、屈服强度≥750MPa。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，包括如下步骤：
(1)锻造，根据预设阀盖的大小下胚料，所述胚料为42CrMo圆钢，其中Mn含量为0.85wt％，S含量为0.018wt％，P含量为0.018wt％，并依次进行初锻造、终锻造和切边处理；所述初锻造过程中将胚料在1250℃的温度煅烧25秒后采用250吨位的空气锤，并控制节拍为20S/件，初锻造结束后胚料的温度不低于900℃；终锻造过程中采用1000吨位的摩擦压力机，并控制节拍为20S/件；所述切边处理过程中采用160吨位级压机，并控制节拍为20S/件；
(2)正火：热锻后对胚料进行正火处理；正火工艺过程中先将胚料加热至860℃，经保温3h后进行空冷，空冷过程中保持室内温度稳定；
(3)粗车：对正火后胚料冷置1.8h后粗车阀盖大端和阀盖小端，然后在阀盖小端面粗车沉孔，得到阀盖整体轮廓；所述粗车阀盖大端的过程中车刀主轴转速为925r/min；粗车阀盖小端的过程中车刀主轴转速为800r/min；所述沉孔内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.69倍，沉孔深度为所述阀盖整体厚度的0.016倍；
(4)调质处理：所述调质处理工艺包括油冷调质工艺和水冷调质工艺；所述油冷调质工艺中先将产品平稳摆放料框内，用吊车平稳调入炉内，盖上炉盖加温至860℃，经保温3h；关闭加热电源，打开炉盖平稳吊出料框，放入油槽中淬火，此过程中上下摆动料框，油槽内的搅拌机自动搅拌，此过程中淬火油槽温度保持为40～55℃，冷却至180℃后静置1h后将料框平稳调入回火炉中，加温至600℃，经保温3h后转入水槽中进行水冷，冷却至180℃后吊出水槽，放入代转区域；
(5)喷丸：对阀盖整体进行抛丸处理，单个喷嘴抛丸量为55Kg/min，弹丸速度为70m/s；
(6)精车：先在所述阀盖大端精车螺纹，然后精车所述阀盖小端；精车过程中车刀主轴转速为450r/min，进件速度为0.45mm/s；
(7)打孔：在所述阀盖大端钻安装孔，所述安装孔包括中心安装孔和边缘安装孔，所述边缘安装孔孔心所在的圆周内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.61倍；本实施例中包含三个边缘安装孔，各相邻边缘安装孔之间对应的圆心角为120°；
(8)后处理：探伤机检验合格后，在阀盖端面上刻零件号，并清理包装。
实施例2：一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，包括如下步骤：
(1)锻造，根据预设阀盖的大小下胚料，所述胚料为42CrMo圆钢，其中Mn含量为0.65wt，S含量为0.025wt％，P含量为0.025wt％，并依次进行初锻造、终锻造和切边处理；所述初锻造过程中将胚料在1150℃的温度煅烧20秒后采用200吨位的空气锤，并控制节拍为10S/件，初锻造结束后胚料的温度不低于900℃；终锻造过程中采用800吨位的摩擦压力机，并控制节拍为15S/件；所述切边处理过程中采用150吨位级压机，并控制节拍为15S/件；
(2)正火：热锻后对胚料进行正火处理；正火工艺过程中先将胚料加热至850℃，经保温2.5h后进行空冷，空冷过程中保持室内温度稳定；
(3)粗车：对正火后胚料冷置1h后粗车阀盖大端和阀盖小端，然后在阀盖小端面粗车沉孔，得到阀盖整体轮廓；所述粗车阀盖大端的过程中车刀主轴转速为800r/min；粗车阀盖小端的过程中车刀主轴转速为600r/min；所述沉孔内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.65倍，沉孔深度为所述阀盖整体厚度的0.01倍；
(4)调质处理：所述调质处理工艺包括油冷调质工艺和水冷调质工艺；所述油冷调质工艺中先将产品平稳摆放料框内，用吊车平稳调入炉内，盖上炉盖加温至800℃，经保温3h；关闭加热电源，打开炉盖平稳吊出料框，放入油槽中淬火，此过程中上下摆动料框，油槽内的搅拌机自动搅拌，此过程中淬火油槽温度保持为55～70℃，冷却至200℃后静置0.5h后将料框平稳调入回火炉中，加温至550℃，经保温2.5h后转入水槽中进行水冷，冷却至200℃后吊出水槽，放入代转区域；
(5)喷丸：对阀盖整体进行抛丸处理，单个喷嘴抛丸量为50Kg/min，弹丸速度为65m/s；
(6)精车：先在所述阀盖大端精车螺纹，然后精车所述阀盖小端；精车过程中车刀主轴转速为300r/min，进件速度为0.3mm/s；
(7)打孔：在所述阀盖大端钻安装孔，所述安装孔包括中心安装孔和边缘安装孔，所述边缘安装孔孔心所在的圆周内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.50倍；本实施例中包含四个边缘安装孔，各相邻边缘安装孔之间对应的圆心角为90°；
(8)后处理：探伤机检验合格后，在阀盖端面上刻零件号，并清理包装。
实施例3：一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，包括如下步骤：
(1)锻造，根据预设阀盖的大小下胚料，所述胚料为42CrMo圆钢，其中Mn含量为0.80wt，S含量为0.022wt％，P含量为0.022wt％，并依次进行初锻造、终锻造和切边处理；所述初锻造过程中将胚料在1190℃的温度煅烧20～30秒后采用300吨位的空气锤，并控制节拍为25S/件，初锻造结束后胚料的温度不低于900℃；终锻造过程中采用1200吨位的摩擦压力机，并控制节拍为30S/件；所述切边处理过程中采用170吨位级压机，并控制节拍为30S/件；
(2)正火：热锻后对胚料进行正火处理；正火工艺过程中先将胚料加热至950℃，经保温5h后进行空冷，空冷过程中保持室内温度稳定；
(3)粗车：对正火后胚料冷置3h后粗车阀盖大端和阀盖小端，然后在阀盖小端面粗车沉孔，得到阀盖整体轮廓；所述粗车阀盖大端的过程中车刀主轴转速为1000r/min；粗车阀盖小端的过程中车刀主轴转速为900r/min；所述沉孔内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.7倍，沉孔深度为所述阀盖整体厚度的0.02倍；
(4)调质处理：所述调质处理工艺包括油冷调质工艺和水冷调质工艺；所述油冷调质工艺中先将产品平稳摆放料框内，用吊车平稳调入炉内，盖上炉盖加温至900℃，经保温5h；关闭加热电源，打开炉盖平稳吊出料框，放入油槽中淬火，此过程中上下摆动料框，油槽内的搅拌机自动搅拌，此过程中淬火油槽温度保持为65～80℃，冷却至220℃后静置2h后将料框平稳调入回火炉中，加温至650℃，经保温5h后转入水槽中进行水冷，冷却至220℃后吊出水槽，放入代转区域；
(5)喷丸：对阀盖整体进行抛丸处理，单个喷嘴抛丸量为60Kg/min，弹丸速度为80m/s；
(6)精车：先在所述阀盖大端精车螺纹，然后精车所述阀盖小端；精车过程中车刀主轴转速为500r/min，进件速度为0.6mm/s；
(7)打孔：在所述阀盖大端钻安装孔，所述安装孔包括中心安装孔和边缘安装孔，所述边缘安装孔孔心所在的圆周内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.65倍；本实施例中包含五个边缘安装孔，各相邻边缘安装孔之间对应的圆心角为72°；
(8)后处理：探伤机检验合格后，在阀盖端面上刻零件号，并清理包装。
本发明实施例1～3的产品性能与现有产品性能的对比数据如表1所示；
表1实施例1～3的产品性能与现有产品性能的对比数据
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)锻造：根据预设阀盖的大小下胚料，并依次进行初锻造、终锻造和切边处理；
(2)正火：热锻后对胚料进行正火处理；正火工艺过程中先将胚料加热至850～950℃，经保温2.5～5h后进行空冷，空冷过程中保持室内温度稳定；
(3)粗车：对正火后胚料冷置1～3h后粗车阀盖大端和阀盖小端，然后在阀盖小端面粗车沉孔，得到阀盖整体轮廓；
(4)调质处理：所述调质处理工艺包括油冷调质工艺和水冷调质工艺；所述油冷调质工艺中先将阀盖加温至800～900℃，经保温2.5～5h后转入淬火油槽进行油冷淬火，冷却至180～220℃静置0.5～2h后回火加温至550～650℃，经保温2.5～5h后转入水槽中进行水冷，冷却至180～220℃后吊出水槽；
(5)喷丸：对阀盖整体进行抛丸处理，单个喷嘴抛丸量为50～60Kg/min，弹丸速度为65～80m/s；
(6)精车：先在所述阀盖大端精车螺纹，然后精车所述阀盖小端；精车过程中车刀主轴转速为300～500r/min，进件速度为0.3～0.6mm/s；
(7)打孔：在所述阀盖大端钻安装孔，所述安装孔包括中心安装孔和边缘安装孔，所述边缘安装孔孔心所在的圆周内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.50～0.65倍；
(8)后处理：在阀盖端面上刻零件号，并清理包装。
2.根据权利要求1所述的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于：所述胚料为42CrMo圆钢，其中Mn含量为0.65wt％～0.85wt％，S含量≤0.025wt％，P含量≤0.025wt％。
3.根据权利要求1所述的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中所述初锻造过程中采用200～300吨位的空气锤，并控制节拍为10～25S/件；终锻造过程中采用800～1200吨位的摩擦压力机，并控制节拍为15～30S/件；所述切边处理过程中采用150～170吨位级压机，并控制节拍为15～30S/件。
4.根据权利要求3所述的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中所述初锻造结束后胚料的温度不低于900℃。
5.根据权利要求1所述的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于：步骤(3)中所述粗车阀盖大端的过程中车刀主轴转速为800～1000r/min；粗车阀盖小端的过程中车刀主轴转速为600～900r/min。
6.根据权利要求1所述的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于：所述沉孔内径为所述阀盖大端端面圆周内径的0.65～0.7倍，沉孔深度为所述阀盖整体厚度的0.01～0.02倍。
7.根据权利要求6所述的用于柱塞泵的高强度阀盖的制备工艺，其特征在于：步骤(4)中所述淬火油槽温度保持为40～80℃。
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